開口薄壁圓管彈塑性彎扭試驗及ABAQUS分析

徐喆喆喆+楊曉林+賀雨+王斐+劉芬良

摘 要：開口薄壁圓管構件在受扭矩及彎矩作用時的變形與閉口圓柱截面試件截然不同。本文分析開口薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的應力及應變的大小、方向并進行試驗測量，并用ABAQUS有限元軟件分析該開口薄壁圓筒的應力、應變及彎矩、扭矩，最后將其與試驗結果進行對比分析。

關鍵詞：開口薄壁圓筒 彎扭組合 應力 應變 ABAQU分析

中圖分類號：TP317 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0028-02

在工程領域中，可以理論分析結構的應力、應變等情況，還可以采用實驗的方法對構件模型進行分析測量，還可以采用ABAQUS有限元分析軟件對其進行分析，ABAQUS能夠求解廣泛的線性和非線性問題，包括結構的靜態、動態、熱響應等。本文采用電測法測定開口薄壁圓筒在彎扭組合下的應力、應變情況，并用ABAQUS對該構件進行分析，并將結果與電測法及理論計算相比較。

1 開口薄壁圓管彎扭組合試驗裝置

圖1所示為開口薄壁圓管彎曲扭轉實驗裝置的示意圖及照片，它主要由試件、底座、兩端支座、加載手輪、荷載傳感器等部分組成，表1為構件參數。

本實驗采用電測法對該開口薄壁圓筒進行測量。擬定加載方案，先選取適當的初載荷P0分4～6級加載，均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應變的初始讀數；然后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應變片的應變值，直到最終載荷。實驗至少重復兩次，要求數據穩定，重復性好即可。

2 測點布置及應變測量

在圓軸上的橫截面B、D的上、下兩點分別貼上三軸應變花，使應變花的各應變片的方向分別沿0°和±45°應變的測量用1/4橋測出。

在試件的1/2長度和1/4長度處選兩個截面作為應變測試截面，布置測點如圖2所示，共有4個測點，每個測點分別測定與桿軸線方向成0°、45°、-45°三個方向的應變。表2為試驗測試結果。

3 ABAQUS分析

根據實驗所給參數，在ABAQUS中建立模型，見圖3。

ABAQUS有限元分析軟件可以分析構件模型區域性應力、應變分布情況。

4 結語

開口薄壁圓筒在彎扭組合作用下，應力應變情況均大于未開口薄壁圓筒在相同彎扭組合作用下的應力應變情況，由于截面有開口，慣性矩理論計算公式均為不開口情況，對于開口情況的慣性矩公式并不適用。而由表2實驗結果與表3ABAQUS分析的對比來看，未開口薄壁圓筒彎矩和扭矩試驗測試數據和ABAQUS分析數據較為接近。

參考文獻

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